镜头倾斜相机、双镜头倾斜相机介绍

倾斜1:500地籍免像控案例分享及高端倾斜相机功能特点详解

1.测区概况

倾斜摄影技术是国际摄影测量界近十几年发展过程中的高新技术,通过1个垂直、4个倾斜的视角同步采集影像,获取丰富的地物顶面及侧视的高分辨率纹理,真实地反映地物情况,用先进的定位、融合、建模等技术,自动生成真实的三维实景模型。

倾斜摄影技术广泛应用于应急指挥、防灾减灾、自然资源调查、城乡规划与管理、矿山监测、不动产登记、房产税收、水系监测等行业。

按测区建筑高度的不同,本次DG3 Pros免像控实验分为低矮建筑场景与中高建筑场景两组

最初倾斜摄影是使用有人飞机搭载100公斤左右的倾斜摄影相机进行,飞行成本高,需要提前申请航线,且因飞行高度太高,采集的影像分辨率低,难以广泛应用。相比有人飞机,无人机搭载倾斜摄影相机的图像采集成本更低,灵活性更好。随着无人机技术的迅速发展,其在倾斜摄影方面也得到了大规模的应用。但使用无人机进行倾斜摄影仍然存在诸多问题:

(1)倾斜摄影相机重量较大;

实验一:低矮建筑试验场

选择的场地为四川省成都市某大学内,场地内地势较为平坦,地形高差在10米以内,最高建筑物高约25米,其余多为4~6层低矮房屋。

(2)五个镜头的曝光一致性很差,使得RTK和PPK的定位时刻和拍照时刻不一致,导致3D模型精度不够;

实验当天,无人机飞行时间约下午14点30分~15点,在该时间段内,天气为阴天,场地内光线较弱,1~2级微风,适合飞行。场地内共布设18个地面检查点和30个房角检查点,点位清晰易辨认,用于本次实验的精度验证。

(3)照片数量多,内存大,速度拷贝较慢。

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实验二:中高层建筑试验场

无人机测绘需求越来越广,这些问题亟待解决。为了解决这些难题,致睿智控投入千万研发资金,自主研发五镜头倾斜相机——DM5 Pro五镜头、双镜头倾斜相机——DM2(2018)双镜头倾斜摄影云台相机。

DM5 Pro五镜头

选择场地为四川省成都市内,场地内地势较为平坦,地形高差在10米以内,其内建筑物多为高约45米的中高层楼房,其余为4~6层低矮房屋。

实验当天为雨后晴天,光线适中,通透性良好,1~2级微风,适合飞行。场地内共布设25个地面检查点,但因场地内房屋较为密集,中高层建筑多,RTK信号较差,故存在精度较差的点位,其在精度检查表中已注明。

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2.实验设备

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3.外业航飞参数

高颜值

始于颜值,终于实力:这样的无人机倾斜摄影相机,你能不爱?

高集成

实验一设计航高为100米,地面分辨率(GSD)为1.4cm,航飞面积为0.25km²,航向重叠度80%,旁向重叠度70%,单架次飞行时间约24分钟,共获取影像4780张,影像清晰、色彩均匀,满足本次实验的要求。

实验二设计航高为100米,地面分辨率(GSD)为1.4cm,航飞面积为0.27 km²,航向重叠度80%,旁向重叠度70%,单架次飞行时间约26分钟,共获取影像5105张,影像清晰、色彩均匀,满足本次实验的要求。

关键特性:760g/一体式集中供电

由国务院、**军委空中交通管制委员会办公室的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例(征求意见稿)》规定空机重量不大于4kg,最大起飞重量不大于7kg,最大飞行速度不大于100km/h的无人机都属于轻型无人机,除空中禁区、机场、军事禁区、危险区域等周边一定范围内,轻型无人机可以在120米以下空域飞行。

4.内业数据处理

DM5 Pro五镜头倾斜相机整机重量760g,符合**规定,即飞即用,室外单人作业,轻巧便捷,省时省力。

高效率

关键特性:≥1.2亿有效像素 / 640G存储容量

倾斜角:45°

两次实验数据都分别使用业内常用的三维处理软件进行空三和建模,在不使用控制点的情况下,以得出精度对比验证。

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DM2(2018)双镜头

技术参数:

倾斜角:可灵活调节

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实验一数据使用Sky-Filter软件剔除冗余航片后剩余有效航片共2331张,实验二使用Sky-Filter软件剔除冗余航片后剩余有效航片共2406张,极大地提升了数据处理效率。

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实验一航片剔除3D视图

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实验二航片剔除3D视图

5.精度验证

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实验一地面检查点精度验证表

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实验一房角检查点精度验证

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实验二地面检查点精度验证

备注说明:

1、精度验证仅针对本次实验,若要得出泛用性结论还需要更多次的实验。

2、实验一中由于部分房角检查点被树木遮挡,模型变形严重,不能获得其真实坐标,故只测量了部分遮挡较少的点位,并在其后备注了“遮挡变形”。两次实验中,精度超限点位已用红色标出。

6.精度结论

两次实验中,在都不添加任何控制点的情况下,使用DG3 Pros获得的数据成果均能满足1:500地籍精度要求。

模型效果展示

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Pros进阶系列产品

Pros系列倾斜摄影相机是睿铂所有产品系列中的高端型号数码相机资讯,在经典系列的基础上,结合多年来对倾斜摄影的深刻理解与行业特点,研发出的新一代倾斜摄影相机。

Pros系列针对倾斜摄影特点以及数据处理的痛点,通过对光学镜头的优化,不仅提升了模型效果、建模效率,还大幅度降低了空三报错概率。在目前的产品系列中,Pros系列产品建立的模型效果、空三通过性最好。

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主要参数

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1.Sky-AAC 精确姿态解算软件

DG3Pros/D2Pros倾斜摄影相机配备Sky-AAC高精度姿态合成软件,在使用CC建模软件时,不仅可以解决部分测区因光影和地物原因,导致的空三分层问题,让空三一次轻松通过。还能通过 Sky-AAC 软件解算合成后的数据,可以在128GB 内存的电脑处理 6-7 万张影像!在增加内业工作效率的同时,降低对计算机工作集群配置的要求。

2.参数调节功能

相机开放参数调节功能,外业人员可根据作业当天的气候条件对相机参数进行调节,提高获得的航片质量,降低对作业天气的要求。

3.独立一体式存储模块

相机配置独立可拆卸存储模块,内存320GB/640GB。可更换的存储模块能避免外业因数据拷贝浪费时间,提高外业效率。快速存储模块的拷贝速度可达300Mb/s,能极大减少数据整理的时间,提高内业效率。

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4.光学组件优化

Pros的光学镜头采用了一对低色散 ED 镜片,能够大幅度提高影像的线对数,提高特征点匹配的鲁棒性,从航片采集的源头——光学组件上对相机进行优化,可有效提升航片质量,降低空三分层概率。具体的技术介绍,请参见:睿铂相机技术解析。

5.高拍照同步性

五镜头的高同步曝光技术,是实现倾斜摄影1:500地籍免像控作业的关键技术。如果相机同步性不足,只能通过五个镜头独立触发PPK记录五个pos数据,实现高精度定位,但这种方式会增加处理工作时间。

Pros倾斜摄影相机具有非常高的同步性,能够实现五个镜头的高精度同步曝光(也支持5个独立pos记录功能),让大部分无人机平台都能达到1:500 地籍免像控作业要求。

刘先林院士也曾在技术分享会上强调:实现五镜头高精度同步曝光,有利于空三解算。

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6.镜头布局优化

为了进一步提高建模效果和航飞作业效率,Pros系列相机采用全新的镜头布局方式:从围绕式布局改进为平行式布局,保证了侧视镜头足够大的旁向视场角和旁向重叠度。

同时,相机左右倾斜镜头角度从45°提高到了50°,这样的改变可大幅度提高模型旁向建模效果,在保证模型精度和效果前提下,实现更高的作业效率。

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7.Sky-target 定向空三软件

倾斜摄影采集的数据量非常大,在使用CC建模软件集群处理数据时,因为服务器中不同电脑的性能差异会对处理过程造成影响,所以对服务器的综合性能要求非常高。

sky-target定向空三软件,不仅可以跨过低内存服务器,还可以指定性能更强的电脑做后续空三,加快空三速度。它使得8G的电脑也可以进行集群,不用再担心51%的空三计算时,因系统随机分配到性能差的电脑,导致的空三失败问题。(目前该软件仅支持CC4.4.12及以下版本)

8.支持PSDK接口

为了满足客户对挂载平台的转换需求,相机新增PSDK接口,不仅可完美适配大疆M210/M300系列无人机,还能够兼容市面绝大多数主流旋翼/固定翼类无人机。

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产品体系介绍

随着新产品的不断发布,睿铂的产品体系也越来越完善。为了让客户清楚睿铂的产品分类,我们此为大家详细介绍睿铂的产品架构。

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